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土石坝工程枢纽施工设计的关键环节探讨

作者:原创论文网 时间:2017-05-18 14:27 加入收藏
摘要

  1、水利枢纽工程中土石坝的概述

  土石坝工程是水利枢纽工程中最为常见的一种形式,由于建筑土石坝的材料比较容易获得,不需要复杂的加工,所以土石坝工程在我国早期就已经开始运用于水利工程当中,经过长时间的研究和实践,土石坝施工技术已经日渐成熟,并成为了我国水利工程中主要施工技术之一。土石坝主要是由土粒和砂石组成,原材料简单易得,施工过程也比较简单,只需要将土粒和砂石经过碾压、灌注、混合、压实等一系列步骤将土粒和砂石结合在一起,形成土石坝,来达到阻挡水流的效果。土石坝技术经过了多年的研究,可以适用于各种地理和水域环境,每种环境都有相对应的施工技术,运用合适的施工方法来建设土石坝,保证土石坝的稳定。土石坝工程在水利工程中具有许多优点: ①土石坝工程所需要的原材料十分简单,也比较廉价,就是土粒和砂石,许多地区都有这两种资源,所以在施工过程中可以就地取材,减少运输费用,且土粒和砂石本身成本也低,所以土石坝工程整体施工的成本都比较低; ②土石坝工程的使用年限比较长,其经过了多年的研究,已经完善形成了一套完整的工程体系。土石坝工程的施工方案比较成熟,施工人员也具有十分丰富的施工经验,保证了土石坝工程的质量。

  2、土石坝枢纽工程设计的前期调研工作

  土石坝枢纽工程设计的前期调研工作比较多,涉及到土质、水文、天气等环境因素,具有较强的专业性。在进行前期调研工作时,一定要保证调研工作的真实可靠性,采用科学、专业的调研操作,因为这对于后期的土石坝枢纽设计有重要影响。

  对于附件地形的测绘工作,测绘人员要对施工现场进行测量,并根据测量数据绘制地形图。绘制地形图时,要根据土石坝位置实地考察的情况采用合适的比例尺,一般来说土石坝工程的地形图比例尺都是采用 1∶ 500 或者 1∶ 1000,小型水库土石坝的地形图比例尺大多为 1∶ 1000 或者 1∶ 2000,中型水库土石坝的地形图比例尺一般为 1∶ 5000 或者 1∶ 10000。通过对地形图的绘制,可以了解到土石坝施工区域的岩层结构和土壤结实程度。对于水文环境的调研工作,调研人员要进行实地考察,重点考察土石坝施工处水域中水的流动速度、温度、深度、水底泥浆厚度等,还有水域中各种生物的栖息情况、物种类型等进行调查统计,在施工设计时尽量把这些因素考虑进去,保证土石坝枢纽工程区域生态环境的稳定。对于调研工作中的大气环境调研部分,主要是勘察当地的空气湿度、降雨量、空气污染程度等,保证土石坝工程水质的正常,不受到空气污染影响。

  3、水利工程土石坝枢纽施工设计关键环节

  3. 1、土石坝轴线的设计

  土石坝的轴线指的是土石坝顶上游平面的垂直方向投影,轴线的确立对后期水利工程土石坝的施工有重要作用。轴线的确立有许多影响因素,①对于河道宽度,在满足施工设计要求的条件下,土石坝的建设尽量选在河道较窄的河段,便于挡水和泄水; ②土石坝两岸的山体要十分结实,厚度要有保证,确保土石坝施工的稳定性; 在地质选择方面,尽量选择坚硬的、透水性小的岩石层位置,防止水源下渗造成水分流失和地基损坏。③在轴线选择时需要考虑到发电站、泄洪洞等设施在进行施工时不会互相干扰。

  3. 2、土石坝工程建筑合理分布

  土石坝工程中具有许多设施,包括水电站、泄洪设施和开关设施等,所以在土石坝枢纽设计时要合理规划这些设施的分布。由于每种设施都有其特定的作用,既需要和其他设施联合起来发挥其最大的作用,又需要排除其他设备对其特色作用的干扰,所以在土石坝工程设施规划分布中要以工程能够持续稳定运行为原则、以经济效益最大化为目标进行设计,提出多种施工方案,并进行优化选择,保证工程的经济效益和稳定运行。

  3. 3、泄洪和排砂设施的设计

  水利工程中防洪泄水工作是一项比较重要的工作,它保证了人们的人身财产安全。而防洪泄水工作就涉及到泄洪设施和排砂设施,这两者是防洪泄水的主要通道,所以在涉及泄洪设施和排砂设施时,需要先对当地的水文环境进行勘察,针对水文环境进行设计。泄洪设施的设计参考水流的走向,而遇到泥沙较多的河段时,则需要排砂设施与泄洪设施的共同作用,防止砂石堵塞泄洪设施,影响泄洪量。

  3. 4、土石坝主体的结构设计

  土石坝的主体结构设计需要综合考虑土石坝的外形、高度、原材料的性质等。通常来说,土石坝坡比例在 1∶ 2 ~1∶ 4之间。土石坝工程上游和下游的边坡需要根据检修、道路、排水等条件相应设立马道,土石坝工程的最高高度则需要通过静水位和超高位进行确定,一般情况下,土石坝工程的最高高度不能低于静水水位,而土石坝的宽度要考虑到抗震、运行等因素,通常最小的土石坝工程宽度至少为10 m。

  4、结束语

  水利工程的土石坝枢纽的施工受许多因素的影响,前期调研人员需要具备扎实的专业知识,掌握过硬的专业操作技能,在对水文、地质、空气等条件进行信息的采集时,要保证所采集的信息真实、准确、可靠,为后期的土石坝工程设计提供良好的数据支持。同时,在设计土石坝枢纽工程时,要把握施工设计的关键环节,确立好轴线,合理规划工程设施的分布,保证泄洪通道的通畅,选择最优方案,用最少的预算实现经济效益最大化的目标,保证土石坝枢纽的健康运行。


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